Wellenenergie: Bojenschwarm kann fast komplette Energie von Wellen umwandeln
Eine Forschungsgruppe der Universität Augsburg(öffnet im neuen Fenster) hat in Zusammenarbeit mit den Universitäten von Melbourne und Adelaide, beide Australien, eine Technik erforscht, um Wellenenergie möglichst effizient in Strom umzuwandeln. Das grundlegende technische Prinzip zur Stromerzeugung aus Wellenbewegungen ist längst bekannt.
Weltweit versuchen Start-ups wie Corpower oder Seaturns mit Bojen aus der Wasserbewegung Strom zu erzeugen. Bei einzelnen Bojen funktioniert das gut, in einer großen Anordnung, die für eine wirtschaftliche Nutzung notwendig ist, ergeben sich jedoch Abschattungs- und Streuungseffekte, die die Leistung negativ beeinflussen.
Dazu hängt der Stromertrag häufig von der Frequenz und der Mächtigkeit der Wellen ab. Das Forschungsteam, dessen Studie im Journal of Fluid Mechanics(öffnet im neuen Fenster) erschienen ist, hat durch die Optimierung eines kompletten Bojenparks ein System entwickelt, um den Stromertrag zu maximieren.
Resonanzfrequenz und Anordnung entscheidend
Berechnungen und Simulationen an einem Schwarm mit 50 bis 100 Bojen in einem Schachbrettmuster zeigen, dass bereits kleine Eingriffe die Energieumwandlung so weit optimieren, dass 90 Prozent der Energie der Welle eingefangen werden.
Für jede einzelne Boje wurden dafür die Resonanzfrequenz, mit der sie auf der Welle schwingt, die Schwergängigkeit, also wie viel Kraft sie beim Schwingen aufnimmt, und in geringem Maß die Position auf dem Schachbrett angepasst. Das Resultat ist laut dem Bericht eine Strategie zum Aufbau eines Bojenparks, die bei zahlreichen Wellenfrequenzen und bei wechselnden Richtungen, aus denen die Wellen kommen, durchweg hohe Erträge liefert.
Als positiver Nebeneffekt werden Wellen, die durch das Kraftwerk durchgehen, so sehr abgeschwächt, dass sie am Ufer kaum noch negative Auswirkungen haben. Zudem gibt es laut des Forschungsteams keine länger anhaltenden Phasen, in denen kein Wellengang zu verzeichnen ist, weil allein die Gezeiten regelmäßige Meeresbewegungen auslösen. Dunkelflauten sind damit ausgeschlossen.
Weiterentwickeln müssten sich aber die Wellenkraftwerke selbst, denn noch sind diese pro Stück zu teuer, selbst bei optimiertem Ertrag.
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